CERN T i e d e o p i s k e l u Koulujen SYYSKUU 2007
ANTERO HIETAMÄKI REHTORI, PALOKAN LUKIO, JYVÄSKYLÄN MAALAISKUNTA ULKOASU JA TAITTO Olli Hyvärinen TOIMITUS Liisa Hyvärinen Sippo Kurra Riitta Rinta-Filppula Anna-Maija Pölkki KUSTANTAJA Fysiikan tutkimuslaitos JULKAISUPÄIVÄ Jyväskylässä 7. syyskuuta 2007 PAINATUS Tornion kirjapaino PAINOSMÄÄRÄ 2000 kpl Julkaisun tavoitteena on antaa pohjatietoja matemaattisten aineiden opettajille, jotta he saisivat valmiuksia osallistua tiedekeskusteluun, kun maailman suurin hiukkaskiihdytin käynnistyy Cernissä 2008. Julkaisun kansi on koottu Cernin kuvaarkistosta löytyvästä materiaalista. Kuva-arkistoon voit tutustua osoitteessa www.cern.ch Tämän julkaisun löytää myös sähköisessä muodossa osoitteesta lukio.pyhajoki.fi /cern MUISTOJA CERNISTÄ KAHDEN VUOSIKYMMENEN TAKAA Maaliskuu 1988, Teknillinen korkeakoulu, Otaniemi. KAKSI NELJÄNNEN VUOSIKURSSIN FYYSIKKOTEEKKARIA TAVAILEE teknillisen fysiikan laitoksen ilmoitustaululta tiedotetta Cernin kesäopiskelijaohjelmasta. Viidellä suomalaisella fysiikan opiskelijalla näyttää olevan mahdollisuus päästä kolmeksi kuukaudeksi Cerniin kesäopiskelijaksi, vaikka Suomi ei vielä olekaan Cernin jäsen. Hakemus vain vetämään. Kuukautta myöhemmin posti tuo iloisia uutisia kummallekin. Matkajärjestelyt on tehtävä melko pikaisesti: Interrail-kortti on kätevä matkalippu, sillä kun voi tehdä kuukauden ajan viikonloppuretkiä Genevestä Eurooppaan. Juhannuksena ehditään käydä Epernayssä tapaamassa muita Euroopassa kesätöissä olevia opiskelukavereita, vaikka pimeät yöt kieltämättä latistavat hieman juhlatunnelmaa. Toisten löytäminen tässä Champagne-alueen pääkaupungissa ei tosin onnistu vaikeuksitta, kännykkä kun ei ole vielä tavallisen opiskelijan vakiovaruste. Sähköposti ja internet ovat sentään fysiikan opiskelijan jokapäiväisiä työvälineitä, vaikka WWW onkin vasta Tim Berners-Leen päässä oleva ajatus, jonka tarkoituksena on helpottaa Cernin tutkijoiden tiedonkulkua. Kokeneemmilta saatujen vihjeiden perusteella majapaikaksi valikoituu Ranskan puolella St. Genis ssä sijaitseva foyer : huone 10 hengen solussa. Ranskalainen patonki uunituoreena kelpaa herkuksi suomalaiseenkin suuhun, mutta maanantaiaamuna kaksi päivää kaapissa kuivaneena se sopisi paremmin toimittamaan vasaran virkaa. Parin kilometrin matka Cernin pääportille sujuu näppärästi Cernistä lainatulla polkupyörällä. Maineikas Cern on ulkonaisesti vaatimattoman näköinen: rahat on käytetty komeiden seinien sijasta huipputeknisiin tutkimuslaitteisiin, joista tärkeimmät ovat maan uumenissa. Carlo Rubbian johtama tutkimusryhmä on löytänyt W- ja Z-välibosonin SPS-kiihdyttimellä jo viisi vuotta aiemmin ja ehtinyt saada löydöstään Nobelin palkinnon. Nyt suunnitellaan uutta LEP-kiihdytintä ja sen koeasemia suomalaiset ovat mukana valmisteluissa Joka päivä on kesäopiskelijoille suunnattuja luentoja, joita pitävät Cernin parhaat asiantuntijat. Teoreettinen ja kokeellinen hitufysiikka tulevat tutuiksi, vaikka välillä ymmärrys ei tahdo riittää kaikkiin hienouksiin. Ehkä mieliinpainuvinta on kuitenkin kanssakäyminen lähes kaikista Euroopan maista tulleen kesäopiskelijajoukon kanssa. Cernin kuppila on sulatusuuni, jossa eri maiden opiskelijat ja varttuneemmat tutkijat kohtaavat ja keskustelevat kaikesta maan ja taivaan välillä. CERNIN TUTKIMUSHANKKEET OVAT MITTASUHTEILTAAN JA TAVOITTEILTAAN nuoren opiskelijan päätä pökerryttäviä: sadat tutkijat, insinöörit ja muut asiantuntijat eri kansallisuuksista ja kulttuureista tekevät koelaitteistoja, joiden vaatima teknologia ei ole edes olemassa hankkeen suunnittelun alkaessa. Kulttuurierojen vuoksi projektikokoukset näyttävät suomalaisesta opiskelijasta sangen kaoottisilta. Mutta niin vain: tekniset ratkaisut löydetään, laitteistot ja tietokoneohjelmat valmistuvat, hiukkaset törmäävät toisiinsa käsityskyvyn ylittävällä energialla ja uutta fysiikan huippututkimustietoa syntyy. Teekkarikaksikollemme löytyy Cernistä myös suomalainen hiukkasteoreetikko diplomityön ja sittemmin väitöskirjan ohjaajaksi. Tie vie Cernistä Helsingin yliopiston teoreettisen fysiikan tutkimuslaitokselle jatko-opiskelijaksi ja tutkijaksi. Sittemmin toinen jatkaa tutkijanuralla ulkomaisissa yliopistoissa ja tutkimuslaitoksissa, välillä Nokian tutkimuskeskuksessa ja sitten Teknillisen korkeakoulun professorina. Toinen taas päätyy opetus- ja hallintotehtäviin ammattikorkeakoulussa, opetushallituksessa ja lukioissa. Suomi liittyi Cernin täysjäseneksi vuonna 1991. Kuluvan vuosikymmenen aikana Cernissä, Fysiikan tutkimuslaitoksessa ja yliopistoissa, opetushallituksessa sekä lukioiden Cern-verkostossa tehty työ on antanut lukiolaisillekin mahdollisuuden päästä tutustumaan tähän hiukkasfysiikan huippupaikkaan. Käynti Cernissä voi muuttaa elämäsi uskallatko lähteä? sivu 2
KIRJOITTAJA TOIMII OPETUSHALLITUKSEN OPETUSNEUVOKSENA. OPETUS PERUSTUU TIETEELLISEEN TIETOON Yksi koulun tehtävistä on huolehtia siitä, että oppilaat ja opiskelijat saavat luotettavaa ja tieteellisillä menetelmillä tuotettua tietoa sekä oppivat omatoimista tiedon tuottamista ja sen kriittistä arviointia. Teksti Jari Koivisto Suomalaiset fysiikasta innostuneet opiskelijat ovat sikäli erityisen hyvässä asemassa, että heillä on mahdollisuus päästä tieteellisen tiedon alkulähteille Cerniin. Cernissä opiskelija näkee, miten tutkimustyö oikeasti yhdellä fysiikan alalla tapahtuu, havaitsee vaikeudet koeasetelmissa ja teorian kehittämisessä sekä huomaa, miten lujasti tutkijat ovat vakuuttuneita siitä, että luonnon ilmiöt ovat ymmärrettävissä. Jotkut ilmiöt ovat selitettävissä pienessäkin ajassa, mutta jotkut arvoitukset ovat niin haastavia, että tuntuu toivottomalta odottaa pikaista ratkaisua. Fysiikan ongelmat ovat toisaalta tutkijoita motivoivia, koska ratkaisut ovat usein ennakoimattomia ja yllättäviä ja saattavat avata aivan uusia tutkimuksen suuntia. Tällaisia yllätyksiä tutkimukseen ovat tuoneet muun muassa Newtonin lait, Maxwellin yhtälöt, Planckin kvanttimekaniikka ja Einsteinin suhteellisuusteoria. Ne vaikuttavat opiskelijan silmin monesti täysin lujilta rakenteilta, jotka tulkitsevat vuorenvarmasti ja luotettavasti todellisuutta omilla alueillaan. Tutkijan tehtävä on kuitenkin nähdä todellisuus näidenkin monumenttien ohitse ja luoda jos mahdollista vielä tarkempi ja parempi kuvaus luonnon ilmiöistä. Tämä on sitä työtä, mitä Cernissä tehdään ja voimme pi- tää itseämme tosi onnekkaina saadessamme jakaa edes pieneltä osin sitä tutkimuksen tuskaa ja iloa, jota Cernissä tunnetaan. KOULUN FYSIIKANOPETUKSEN perustana on tieteellisellä menettelyllä tuotettu tieto. Tiedosta on vaikea sanoa milloin se on muuttunut lopulliseksi totuudeksi ja milloin on kyseessä mallinnus, jota myöhemmin voidaan radikaalistikin muuttaa ja tarkentaa kuvaamaan paremmin todellisuutta. Hiukkasfysiikan ja siihen läheisesti liittyvässä kosmologian tutkimuksessa entistä hienostuneemmat mallit seuraavat toisiaan ja todellisuutta pystytään kuvaamaan jo nyt aivan käsittämättömällä tarkkuudella. Yksi mielenkiintoisista maailmankuvan perusongelmista on se, mitä on massa. Tähän antoivat hyviä vastauksia jo Isaac Newton ja Ernst Mach, mutta hyvin lujan tulkinnan tarjosi lopulta Albert Einstein. Gravitaatiota käsittelevissä tutkimuksissaan Einsteinilla oli se näkemys, että yleinen gravitaatiovakio on todellakin vakio. Carl Brans ja Robert Dicke uskaltautuivat vuonna 1961 haastamaan Einsteinin näkemyksen kiinteästä gravitaatiovakiosta väittämällä, että se ei oikeasti olekaan vakio, mistä seuraa massan riippuvuus siitä, missä päin ja milloin massaa havainnoidaan. Samoihin aikoihin Peter Higgs esitteli oman näkemyksensä siitä, miten massaa yleensä ollenkaan voi esiintyä avaruudessa. Nyt Cernissä on meneillään mittavia hankkeita Higgsin näkemysten varmistamiseksi ja tätä työtä suomalaiset opiskelijat pääsevät seuraamaan. Kenties piankin saamme selville sen, mitä massa oikeastaan on. Satoja vuosia kestänyt projekti massan ymmärtämiseksi on loistava esimerkki siitä, miten tieteellistä tietoa hankitaan ja miten se kumuloituu eri lähteistä yleiseksi ymmärrykseksi todellisuudesta. Uusi kiinnostava haaste tutkimukselle on saada selville, mitä on avaruudessa kaikkialla oleva pimeä aine, joka on tuonut uuden mullistuksen näkemyksiin maailmankaikkeuden kohtalosta. Fysiikan opetus ja sen sisältö kiinnostaa suomalaisia, mistä on iloittava. Kansainvälisesti on alkanut kuitenkin esiintyä näkemyksiä siitä, että fysiikan opetuksessa tulee tuoda esiin myös sellaisia tulkintoja maailmasta ja todellisuudesta, jotka eivät perustu tieteellisin menetelmin kerättyyn tietoon vaan pikemminkin mielipiteisiin ja uskomuksiin. Fysiikan opetuksessa on kuitenkin tarjottava opiskelijalle parhaaseen tieteelliseen tietoon perustuva näkemys siitä, millainen todellisuus on. Uskon että koulujen CERN-hanke on yksi niistä kulmakivistä, jolla fysiikan opetuksen tieteellinen perusta varmistetaan suomalaisissa kouluissa. Cernissä opiskelija näkee, miten tutkimustyö oikeasti yhdellä fysiikan alalla tapahtuu, havaitsee vaikeudet koeasetelmissa ja teorian kehittämisessä sekä huomaa, miten lujasti tutkijat ovat vakuuttuneita siitä, että luonnon ilmiöt ovat ymmärrettävissä. Jotkut ilmiöt ovat selitettävissä pienessäkin ajassa, mutta jotkut arvoitukset ovat niin haastavia, että tuntuu toivottomalta odottaa pikaista ratkaisua. sivu 3
KIRJOITTAJA ON KOULUJEN -OHJELMAN PROJEKTIPÄÄLLIKKÖ. SUKELLUS HIUKKASTEN MAAILMAAN Vuosituhannen alusta lähtien suomalaiset lukiolaiset ovat päässeet tutustumaan Cernissä tehtävään perustutkimukseen ja tutkimuslaitteisiin. Tiedeopintojen suuri suosio ja siitä saatu positiivinen palaute on ollut hämmästyttävää - tiedeopiskelu on jopa hauskaa! Teksti Riitta Rinta-Filppula Tiedeopiskelu on hauskaa! Kuvassa Mikkelin lyseon lukion, Mikkelin Yhteiskoulun lukion ja Puumalan yhteislukion tiedeopiskeluryhmä. Taustalla laitteisto, jolla löydettiin W- ja Z-välibosonit Cernissä vuosina 1982 ja1983. Suomi liittyi Cernin jäseneksi vuonna 1991, mutta yhteistyö Cernin kanssa alkoi jo 1960-luvulla. Suomalaista tutkimustoimintaa Cernissä koordinoi valtakunnallinen neljän yliopiston (Helsingin yliopisto, Teknillinen korkeakoulu, Jyväskylän yliopisto ja Lappeenrannan teknillinen yliopisto) yhteisesti hallinnoima Fysiikan tutkimuslaitos (Helsinki Institute of Physics, HIP). Kansainvälinen huippututkimus ja tutkijat oppimisen innostajina Fysiikan tutkimuslaitos, HIP aloitti vuonna 2000 Cernin hiukkasfysiikan tutkimustuloksien integroinnin lukion fysiikan opetukseen. Innostuneiden lukiolaisryhmien opettajien ja tutkijoiden yhteistyön tuloksena luotiin ensimmäiset toimintamallit lukiolaisten tiedeopinnoille Cernissä. Erityisen tärkeää on, että toiminta kuuluu lukion fysiikan opetussuunnitelmaan ja että oppilaat opiskelevat hiukkasfysiikkaa jo omassa koulussaan ennen Sveitsin matkaa. Fysiikan opettajat hämmästyivät, miten kansainvälinen hiukkasfysiikan tutkimus KARI KÄÄRIÄINEN motivoi oppilaita tekemään omakohtaisia tutkielmia ja käymään tiedekeskusteluja huippututkijoiden kanssa Cernissä. Ohjelman saavuttaman suosion innostamana opetushallitus perusti suomen- ja ruotsinkielisen valtakunnallisen koordinaatioverkoston vuonna 2002 tukemaan HIP:n järjestämää lukion modernin fysiikan koulutusta sekä opettajien viikon täydennyskoulutusta Cernissä. Ohjelmistoa täydennettiin vuonna 2004 järjestämällä rehtoreille ja opinto-ohjaajille kahden päivän tutustumismatkoja Cerniin. Suomenkielisen verkoston toimintaa koordinoi Jyväskylän maalaiskunta ja ruotsin kielisen Tampereen kaupunki. Maailman parhaat fysiikan opettajat tiedeopintojen valmentajina Lukiolaisten kansainvälinen tiedeopiskelu muodostuu lukion modernin fysiikan kurssista tai sen jatkokurssista (vanha opetussuunnitelma, uudessa opetussuunnitelmassa aine ja säteily) omassa koulussa sekä kolmen päivän opinnoista Cernissä. Kurssien luennoitsijoina ja oppaina koeasemilla ovat Cernin tutkijat. Opetus on pääasiallisesti äidinkielellä, mutta muutamia esityksiä on myös englanniksi. Fysiikan opettajien muodostamat alueelliset yhteistyöverkostot hakevat seuraavan lukuvuoden lukiolaisten tiedeopintoihin edellisen lukuvuoden tammi-helmikuussa. Alustavat päätökset tiedeopintopaikasta Cernissä tulevat jo maaliskuussa, jolloin opettajat aloittavat oppilasryhmien valmentamisen seuraavan lukukuvuoden tiedeopintoja varten. Opettajat järjestävät opintomatkoja esimerkiksi korkeakoulun kiihdytinlaboratorioon, sairaalan tai yrityksen tutkimuslaboratorihin jne. jo ennen Geneven matkaa. Kaikki ryhmät opiskelevat hiukkasfysiikkaa omassa koulussaan, ja osa ryhmistä etenee yllättävän syvällisiin opintoihin. Jokaiselle ryhmälle räätälöidään heidän tasoaan vastaava opetus Cernissä. Minulla on ilo seurata näin syntyneitä suorastaan nautinnollisia tiedekeskusteluja, jotka syntyvät, kun maailman parhaiden fysiikan opettajien (Pisa-tutkimuksen mukaan) valmentamat lahjakkaat lukiolaiset keskustelevat kansainvälisten huippufyysikkojen kanssa oppilaita kiinnostavista aiheista. Yhteistyö on innostavaa! Toiminnan alussa lukiolaisryhmät tiedeopintoihin Cerniin tulivat samasta lukiosta. Suosion kasvaessa mukaan on valittu vain opettajien muodostamia oppilasryhmiä useista lukioista. Näin syntyvät yhteistyöverkostot lukioiden välille, kun opettajat suunnittelevat yhteisiä tiedeopintoja ja valmentavat oppilaita ennen luvattua matkaa Cerniin. Kevään 2007 loppuun mennessä lukiolaisten tiedeopintoihin Cernissä on osallistunut noin 1600 lukiolaista ja heidän opettajaansa sekä fysiikan opettajien modernin fysiikan viikon täydennyskoulutukseen 180 opettajaa. Opintojen tuloksena ryhmät ovat järjestäneet tiedotustilaisuuksia, näyttelyjä sekä julkaisseet noin 220 artikkelia 80 sanoma- ja aikakauslehdessä hiukkasfysiikan tutkimuksesta ja fyysikkojen työstä. Tämän lisäksi valtakunnallinen verkosto on julkaissut kaksi oma julkaisua, joista jälkimmäistä luet parhaillaan sekä alueverkostot ovat tehneet kolme julkaisua. sivu 4
KARI KÄÄRIÄINEN Ylhäällä. Maarit White esittelemässä ATLAS-koeaseman luolaa. CERNIN KUVA-ARKISTO Oikealla. Cernin porteilla liehuvat jäsenmaiden liput. Fysiikan opettajien täydennyskoulutukseen hakeudutaan syksyllä. Toiminta on avoinna kaikille fysiikan opettajille, jotka voivat liittyä siihen ottamalla yhteyttä koulujen CERNverkostojen koordinaattoreihin seuraavasti: suomenkielinen verkosto cern.koodinaattorit@jklmlk.fi ruotsinkielinen verkosto anneli.ohman@elisanet.fi Opettajien ja lukiolaisten tiedeopiskelu maailman johtavassa hiukkafysiikan tutkimuslaitoksessa voi syntyä ja toimia ainostaan, kun kaikki tahot kokevat sen positiiviseksi omien tavoitteidensa kannalta. Tällöin yhteistyökumppanit tekevät parhaansa tukeakseen ja kehittääkseen toimintaa. Innostus kasvaa ja tulokset paranevat entisestään samalla, kun ohjelma kehittyy edelleen. Juuri näin on tapahtunut Suomen fysiikan opetuksen, kansainvälisen tutkimuskeskuksen Cernin fyysikkojen ja opetushallinnon yhteistyön tuloksena syntyneessä sekä fysiikan opettajien että lukiolaisten tiedeopinnoissa. sivu 5
Kansainvälinen tiede ja suomalainen lukiolainen kohtaavat CERN-VERKOSTON AVULLA Suomen lukioiden Cern-verkosto laajenee ja toimii aktiivisesti. Toiminta mahdollistaa lukiolaisten osallistumisen laadukkaisiin tiedeleirikouluihin. Kesällä 2007 Cernissä täsmäkoulutusta hiukkasfysiikassa sai myös 47 opettajaa ympäri Suomen. Teksti Anna-Maija Pölkki Sippo Kurra Syksyllä 2005 Cern-tiedeopetuksen koordinointi siirtyi Jyväskylän Cygnaeus-lukion fysiikan varastosta Jyväskylän maalaiskuntaan Palokan koulukeskuksen suojiin. Hankkeen valtakunnallisen koordinoinnin käynnistäneet jyväskyläläiset matematiikan ja fysiikan lehtorit Helinä Patana ja Tiina Suhonen luovuttivat meille hankkeen, jolle oli kehitelty hyvin toimivat perusrakenteet. Siitä oli hyvä jatkaa. Näiden kahden koordinoimamme toimintavuoden aikana verkosto on laajentunut ja uudistunut. Hyvät kokemukset niin korkeatasoisesta opettajien täydennyskouluttautumismahdollisuudesta kuin onnistuneista tiedeleirikouluista ovat houkutelleet uusia opettajia ja kouluja verkoston jäseniksi. Kesän 2007 kolmelle opettajakurssille osallistui 47 opettajaa ja halukkaita jäi odottamaan ensi kesän kursseja. Leirikouluihin hakeneita ryhmiä oli reilusti yli vapaiden paikkojen. Myös rehtoreille ja opinto-ohjaajille on järjestetty kahden päivän tutustumismahdollisuus Cernin tarjoamaan tiedeopetukseen. Verkosto laajenee ja voi hyvin. Pitkäjänteistä yhteistyötä Verkoston toiminta on laajentunut vuosien kuluessa rahoituksen leikkauksesta huolimatta. Tällöin yhteistyökumppanit, jotka voivat tarjota puitteet ja toimintaa halvalla tai jopa ilmaiseksi, ovat tämän laajuisen toiminnan kannalta välttämättömiä. Esimerkiksi Jyväskylän yliopiston fysiikan laitos on vuosittain tarjonnut niin puitteet kuin asiantuntevat luennoitsijat syysseminaareihimme, joihin on osallistunut leirikouluja valmistelevia opettajia ja runsas joukko opiskelijoita - kauimmaiset aina Kolarista saakka. Laajentuneen verkoston ja lisääntyneiden leirikoulujen ja opettajakurssien myötä myös rahaliikenteen hoitaminen vaatii koordinaattorikunnalta kasvanutta panosta, mistä erityinen kiitos Jyväskylän maalaiskunnan rahaliikenteen hoitajille. Vaikka OPH:n hankerahoitus on välttämätön edellytys koko Cern-tiedeopetuksen toteutumiseksi, ei OPH:n avustus kata yksittäisen leirikoulun kokonaiskustannuksista parhaimmillaankaan kuin kolmanneksen. Leirikouluun osallistuvien opiskelijoiden on joko säästettävä ja/tai kerättävä loput rahoituksesta esimerkiksi talkoilla. Tiedeleirikouluun valmistautuminen vaatii pitkäjänteistä työtä sekä rahoituksen että kurssien toteutuksen suhteen. Erilaisten yhteistyötahojen kanssa toimiminen onkin opiskelijoille hyvää työelämätaitojen harjoittelua. Koko Suomen kattava verkosto Verkoston toimintaa on ohjattu itsenäisesti toimivien alueverkkojen suuntaan. Alueverkkojen toimintatavoille ei ole mitään yhteistä mallia, vaan tavat ja yhteistoiminnan muodot ovat hioutuneet olosuhteiden erilaisuuden myötä varsin monenlaisiksi. Laajassa verkostossa yhteydenpito ja tiedottaminen on hakenut muotoaan. Toimiviksi tavoiksi yhteydenpidossa ja tiedottamisessa ovat muodostuneet sähköposti, lumapilottilista ja Dimensio-lehti. Tehokkaimmaksi tiedotuskanavaksi on kuitenkin osoittautunut opettajien kesken suusta suuhun leviävät hyvät kokemukset. Löytyykö valtakunnasta toista yhtä laajaa ja aktiivista verkostoa runsaine yhteistyökumppaneineen? Verkoston sähköpostilistalla on 130 koulua ympäri Suomea. Alueverkkojen joustavuudesta ja avoimuudesta hyvinä esimerkkeinä ovat leirikouluhankkeet, joissa alueverkkojen niin vetäjät kuin jäsenet vaihtuvat lähes lukuvuosittain. Näin mukaan pääsee uusia opettajia ja kouluja kokeneiden tuella ja toisaalta vetovastuun kiertäessä taakkaa ei muodostu kenellekään liian suureksi. Vaikka verkoston ääripäät pohjois-eteläsuunnassa ovatkin Ivalo ja Perniö sekä itä-länsisuunnassa Joensuu ja Uusikaupunki, yksittäisten leirikoulujen toteutuksissa ovat fyysiset etäisyydet kutistuneet. Yhteistä leirikoulua voivat olla toteuttamassa vaikka Askolan ja Kolarin lukiot. Lähes 1000 kilometrin välimatka ei ole este yhteisessä opiskelussa ja leirikouluun valmistautumisessa. Opiskelijat pääsevät aidosti hyödyntämään verkko-opiskelutaitojaan. Kouluihin hankitut video-opetuslaitteet tuovat etäisten yhteistyökoulujen opiskelijat toistensa näköja kuuloetäisyydelle. Etenkin pienissä lukioissa fysiikan opettaja saattaa olla yksinäinen puurtaja, jolle on sivu 6
KARI KÄÄRIÄINEN verkoston kautta löytynyt yhteistyökumppaneita ja sukulaissieluja Higgsin hiukkasen myötä. Kun kuntien säästökampanjoissa myös opettajien koulutusrahoista on nipistetty, muodostavat ympäri Suomen verkostoituneet opettajat keskenään arvokkaan vertaisverkon, joka mahdollistaa pedagogisten ideoiden ja kokemuksien vaihtamisen eli toisin sanoen opetuksen kehittämisen, vaikka yhteisiin koulutustapahtumiin ei olisikaan mahdollisuutta osallistua. Tulevaisuuden näkymät Toivomme tietysti hankkeelle lisää vuosia, sillä tuskinpa mikään kotimainen tiedeopiskelu ja/tai leirikoulukohde vetää vertoja Cernin nuhruiselle ja sokkeloiselle tiedemiljöölle. Puitteet ovat toissijaiset silloin, kun aito innostus ja tiedonjano toimivat työskentelyn motivoijina. Kurkistus kansainväliseen tiedeyhteisöön on avartava kokemus niin uraansa suunnittelevalle nuorelle kuin nuoria tulevaisuuteen ohjaavalle opettajalle. Kaikkihan eivät Cerniin pääse, joten niin opettajakursseilla kuin leirikouluissa opitun ja koetun jakaminen on hankkeen yksi tavoite. Pedanetiin avattu kotimainen Cernsivusto ammottaa vielä tyhjyyttään. Sivuston rakentaminen onkin yksi tulevaisuuden haasteista. Cernin omilla www-sivuilla löytyy niin webuniversityn kuin Openetinkin materiaalit, jotka ovat opettajien ja osin opiskelijoidenkin käytettävissä. Vaikka Higgsin hiukkanen löytyisikin heti LHC-kiihdyttimen käynnistymisen alkumetreillä, ei kukoistavaa tiedeopetushanketta tarvitse unohtaa tarpeettomana. Cernin tiedeyhteisö tarjoaa hiukkasfysiikan maailmasta paljon uutta ja kiehtovaa opiskeltavaa nuorille fyysikon aluille ja heidän opettajilleen. CERNIN KUVA-ARKISTO Ylhäällä. Kosmologiasta kiinnostuneita lukiolaisia keskustelemassa teoreettisen fysiikan tutkijan Syksy Räsäsen kanssa Cernin ruokalassa. Alhaalla. Ilmakuvaa Cernin alueesta. LISÄTIETOJA cern.koordinaattorit@jklmlk.fi http://webuniversity.web.cern.ch sivu 7
TAMPEREELTA GENEVEEN JA TAKAISIN Cern-yhteistyön myötä Tampereen seudun lukiot ovat muodostaneet tiiviin verkoston, josta ovat hyötyneet niin oppilaat kuin opettajatkin. Hatanpään lukion fysiikan opettaja Heikki Tanskanen kertoo, mistä kaikki alkoi ja mihin on päädytty. Teksti ja kuvat Heikki Tanskanen Tampereen kaupungin lukioiden CERN-projekti käynnistyi vuonna 2000. Tällöin osallistuin ensimmäistä kertaa fysiikan opiskelijoideni kanssa suoraan videoneuvotteluyhteyteen Cerniin Näsineulasta. Muutama viikko videoneuvottelun jälkeen Riitta Rinta-Filppula otti yhteyttä rehtoriimme. Tampereelta ei ollut käynyt vielä yhtään opiskelijaryhmää Cernissä ja niinpä Riitta kyseli, josko meillä olisi mielenkiintoa lähteä perehtymään tarkemmin hiukkasfysiikan pieneen suureen maailmaan. Arvatkaapas keneen rehtorimme otti asiasta yhteyttä. No tietenkin Hatanpään lukion ainoaan fysiikan opettajaan eli allekirjoittaneeseen. Noviisina oli tietysti suuret suunnitelmat, että koko fysiikan ryhmä (noin 15 opiskelijaa) lähtee tiedeleirille matkaan ja niinpä paikkoja varattiin koko ryhmälle. Seuraavana syksynä alkoi totuus paljastua: vain puolet omasta fysiikan ryhmästäni oli kiinnostunut lähtemään Cerniin tiedeleirille. Rehtorimme siirtyi Tampereella toisen lukion rehtoriksi, joten yhteistyö oli helppo virittää siihen suuntaan. Nopeasti saimmekin ryhmän kokoon ja lähtijöitä oli loppujen lopuksi 13 opiskelijaa. Mukaan mahtui yksi rohkea tyttökin ja siitä eteenpäin on tyttöjä aina ollut ryhmässä mukana. Matka sujui niin hyvin kuin se voi vaan sujua ottaen huomioon, että oltiin ensimmäistä kertaa Cernissä eikä osattu sanaakaan ranskaa. Matkan parasta antia oli, että yksi humanistisiin jatko-opintoihin suuntautunut opiskelija pohti takin kääntämistä luonnontieteiden hyväksi Geneven lentokentällä juuri ennen kotimatkan alkua. Kaikista mahdollisista tapahtumista viisastuneena mieleen alkoi hiipiä ajatus osallistumisesta leirille uudelleen. Matkan järjestelyt vaativat kuitenkin paljon aikaa ja itselläkään ei ole joka vuosi mahdollista lähteä matkalle, joten jotain olisi keksittävä. Uuden valintamallin aloitus Tein uuden hakemuksen vuosi ensimmäisen tiedeleirin jälkeen. Myöntävän päätöksen jälkeen lähetin kaikille Tampereen kaupungin lukioiden rehtoreille asiasta tiedotuksen ja kutsuin fysiikan opettajat koolle tiedotustilaisuuteen. Paikalle tuli 4-5 opettajaa ja Kaarilan lukion fysiikan lehtori Juhani Mustakangas lupautui historiallisen toisen ryhmän vetäjäksi. Opettajat kyselivät omilta opiskelijoiltaan halukkuutta tiedeleirille osallistumiseen ja halukkaita löytyi 10 abia neljästä eri lukiosta. Syksyllä moni haluaisi osallistua matkalle, mikä on ymmärrettävää FY 8 -kurssin sijoittelun takia (varmaankin monessa lukiossa kyseinen kurssi on juuri syksyllä). Mitä me hyödyimme siitä, jos kolmannen vuositason opiskelijat osallistuivat matkalle? Emme paljoakaan. He kertovat tiedeleirin annista FY 8 -kurssin lopussa, mutta siihen se jääkin. Abit häviävät päivittäisista rutiineista helmikuussa eikä heidän tietämystään Cernistä voida enää hyödyntää. Jälleen viisastuttiin ja päätettiin keskittyä lukion toisen vuositason opiskelijoihin ja ajankohdaksi valittiin kevät. Tällöin opettajat ei tarvitse järjestellä matkaa kesän aikana ja opiskelijat on käytettävissä seuraavana syksynä FY 8 -kurssilla erikoisasiantuntijoina. Vuonna 2005 kolmannelle tiedeleirille osallistui 14 toisen lukuvuoden opiskelijaa neljästä eri lukiosta. Hakemuksia tuli kaikkiaan 36 kappaletta. Miten seuraavan joukon valinta tapahtuu Tampereen seudulta osallistutaan tiedeleirille seuraavan kerran keväällä 2008. Tiedeleiriä on tarjottu Tampereen seudun seututarjoittimelle. Tämä tarkoittaa, että toteutuessaan kurssille voi hakea kaikki Tampereen, Kangasalan, Lempäälän, Nokian, Pirkkalan ja Ylöjärven lukioiden opiskelijat. Tätä artikkelia kirjoitettaessa ei täyttä varmuutta vielä ole kurssin hyväksymisestä seututarjoittimelle, mutta valintaprosessi kuitenkin etenee samalla tavalla hyväksymisestä tai hylkäämisestä huolimatta. Tampereen ja Tampereen seudun lukioille lähetetään tiedote vuoden 2008 tiedeleiristä. Asiasta järjestetään tiedotustilaisuus kevään 2007 aikana ja samalla valitaan tiedeleirin vetäjä ja apuvalvoja (voidaan valita myöhemminkin). Syksyllä 2007 tiedeleirin vetäjä lähettää tiedotuksen lukioille ja ohjeet opiskelijoille, kuinka leirille haetaan. Hakijat rajoitetaan toisen vuositason opiskelijoihin. Opiskelijat tekevät vapaamuotoisen hakemuksen ja liitteeksi jaksotodistuksen. Hakemukset annetaan omalle fysiikan opettajalle, joka tekee tarvittaessa ensimmäisen karsinnan. Syksyllä 2007 opettajat kokoontuvat valitsemaan tiedeleirille lähtevät opiskelijat. Jokaisen lukion opettaja, josta hakemuksia on tullut, tuo tilaisuuteen korkeintaan neljän opiskelijan hakemukset (jos määrä ei täyty näillä, niin sitten voidaan ottaa enemmänkin yhdestä lukiosta). Pyrkimyksenä on, että samasta lukiosta pääsee tiedeleirille 2-3 opiskelijaa. Pääsykriteereinä on fysiikan ja matematiikan opinnoissa menestyminen, jatko-opintosuuntautuneisuus fysiikan tai tekniikan alalle sekä mahdollinen harrastustoiminta fysiikan alueelta. Lisäksi kemian sivu 8
Ylhäällä.Tiedeopintomatkalaiset Markus Nordbergin luennolla. Viereinen sivu. Plasmalampun magiaa Cernin Microcosmoksessa. ja ranskan taidot voidaan huomioida tarvittaessa. Myös sukupuolijakauma pyritään pitämään mahdollisimman tasaisena. Opiskelijat kootaan ensimmäiseen tapaamiseen mahdollisimman pian valinnan jälkeen. Koska kyseessä on toisen vuositason opiskelijat, pitää heidän opiskella leirille vaadittava tietotaso. Opiskelijat jaetaan ryhmiin ja ryhmille annetaan jokin Cerniä koskeva aihe tutkittavaksi (kiihdyttimet, ilmaisimet, alkeishiukkaset jne.) Opiskelijat jaetaan ryhmiin siten, että samassa ryhmässä ei ole lukiostaan kuin yksi opiskelija. Opiskelijoille tehdään verkko-opetusalusta Moodleen, jota kautta he voivat keskustella tutkimusaiheestaan ja tuoda tuotoksensa muiden nähtäväksi. Näin saadaan opiskelijat tutustumaan toisiinsa ja kun lukiostaan ei ole montaa opiskelijaa, niin lukiokohtaisia kuppikuntia ei pääse muodostumaan. Valmistautumiseen sisältyy mahdollisuuksien mukaan vierailu Tampereen Teknillisellä Yliopistolla. Muutama viikko ennen lähtöä kokoonnutaan tutkielmien purkutilaisuuteen, missä ryhmän jäsenet esittelevät tuotoksensa. Toiset ryhmät ovat voineet tutustua esitelmiin ennakolta ja itse purkutilaisuudessa esitelmästä voidaan vielä keskustella. Tässä vaiheessa opettaja(t) varmistavat tiedeleirillä tarvittavan tietotason. Tutkielmia täydennetään tiedeleirin aikana opituilla asioilla ja lopullinen tutkielmien palautus suoritetaan pikaisesti matkan päättymisen jälkeen. Tutkielmat laitetaan lukioiden kotisivuille esille, josta ne ovat helposti käytettävissä esimerkiksi tuntitilanteessa. Opiskelijoille jaetaan lopuksi todistukset tiedeleirille osallistumisesta. Miten hyödynnetään Cernin tiedeleirin antia Eri lukioissa tiedeleirin antia hyödynnetään monella eri tavoin. Seuraavassa muutamia esimerkkejä: Fysiikan ensimmäisellä kurssilla otetaan selvää, mikä CERN on ja mitä siellä tehdään. Tutustutaan Cernin sivustoon. Muillakin fysiikan kursseilla aihepiirin ollessa sopiva viitataan Cerniin. Tätä ei osattaisi tehdä, jos Cernissä ei oltaisi käyty. Cernissä käyneet opiskelijat esittelevät matkaansa valokuvanäyttelyn avulla. Valokuvanäyttely esillä myös muissa lukion tapahtumissa (vanhempainillat, lukion esittelyillat, ) Fysiikka 8 -kurssilla opiskelijat opettavat/toimivat asiantuntijoina tiedeleirin pohjalta. Ennen matkaa ranskanlukijat (jos heitä on mukana) opettavat ranskan alkeita muille lähtijöille. Matkan jälkeen ranskan lukijat pitävät ranskan tunnilla esitelmän Cernistä ranskaksi. Lukioiden ilmoitustauluilla on CERNaiheista materiaalia, jopa eri kielillä. Tiedeleirin osallistujat ovat olleet lukioiden esittelyilloissa mukana esittelemässä tiedeleirin antia tuleville lukiolaisille ja heidän vanhemmilleen. Tiedeleiristä tehtävä matkaraportti, jonka opiskelijat ovat tehneet, on näkyvillä ilmoitustauluilla kaikille lukion opiskelijoille. Matkaraportti lähetetään myös tukijoille ja julkaistaan mahdollisuuksien mukaan paikkakunnan lehdissä. Opettajayhteistyö Tampereella on kymmenen lukiota, joissa monessa on ainoastaan yksi fysiikan opettaja. Kun kokoonnutaan valmistelemaan uutta matkaa, samalla tutustutaan muihin fysiikan opettajiin ja voidaan keskustella muistakin opetukseen liittyvistä asioista. Monet opettajat kokevat tällaiset yhteistyön erittäin merkittäväksi, vaikka heidän lukiostaan ei opiskelijoita edes lähtisi tiedeleirille kyseisenä vuonna. sivu 9
Opettajat opinpenkillä Higgsin hiukkasta etsimässä: CERNIN OPETTAJAKURSSILTA OPISKELIJOIDEN TIEDEOPINTOJEN VALMENTAJAKSI Järvenpään lukion lehtori Pasi Ketolainen osallistui Cernin opettajankoulutusohjelmaan kesällä 2006 ja vieraili Cernissä oppilasryhmän mukana syksyllä 2006. Jutussaan hän kertoo matkakokemuksistaan ja siitä, miten tiedeopintoihin valmistauduttiin yhdessä Helsingin Suomalaisen Yhteiskoulun kanssa jo ennen matkaa. Teksti ja kuva Pasi Ketolainen Vietin kesäkuun ensimmäisen viikon opettajien Modernin fysiikan täsmäkoulutuksessa Cernissä Geneven kupeessa. Viisitoista fysiikan opettajaa eri puolilta Suomea saapui 6.-9.6. ensimmäiseen Cernin järjestämään opettajien koulutukseen. Cernin pääsihteeri Maximilian Metzger toivotti meidät tervetulleeksi ensimmäisen koulutusohjelman kunniaksi. CERN aloitti uuden kansallisen opettajien koulutusohjelman, joka järjestetään kurssilaisten äidinkielellä. Kurssi toteutettiin läheisessä yhteistyössä HIP:n kanssa, ja se kuului Koulujen CERN-verkoston ohjelmaan. Tämä kurssilaisten äidinkielellä järjestetty kurssi oli ensimmäinen laatuaan Cernille mutta ei Suomelle. Riitta Rinta-Filppula on organisoinut aiemmin useita suomenkielisiä kursseja opettajille. CERN on järjestänyt opettajille jo aikaisemmin englanninkielisiä kursseja. Osaltani vierailu oli napakymppi, sillä kouluni, Järvenpään lukio, valittiin yhdessä Helsingin Suomalaisen Yhteiskoulun SYKin kanssa leirikouluun Cerniin marras-joulukuun vaihteessa 2006. Tiesin siis kesäkuun koulutuksen jälkeenn mitä tuleman piti, sillä luennot ja vierailut koeasemiin olisivat pääosin samat kuin opiskelijoille. Lukiolaiset opinpenkillä: miten hyödynnän Cerniä kouluopetuksessa? Opiskelijavalinnat tehtiin kevätlukukaudella 2006. Valintakriteereinä olivat viimeisimmän opintosuoritukset, suoritusten taso sekä jatkosuunnitelmat. Ensimmäisenä työnään opiskelijat selvittävät kukin hiukkaskiihdyttimen toimintaperiaatteen ja laativat siitä kirjallisen raportin. Kummastakin koulusta opiskelijat muodostivat työparit ja heille annettiin kesälle 2006 tehtävät: Hiukkaset, jotka ovat jo löytyneet (mm. tunnettujen alkeishiukkasten löytämisen historiaa ja merkitys fysiikan kehitykselle) Hiukkaset, jotka eivät (vielä) ole löytyneet (mm. teorioiden ennusteet ja niiden vaatimat hiukkaset, mikä merkitys löytymisellä tai löytymättä jäämisellä on, pimeä aine ja pimeä energia maailmankaikkeudessa) Supersymmetria (yhtenäisteoria(t) hiukkasille ja perusvuorovaikutuksille ) Cernin poikimat keksinnöt, tekniset sovellukset ja oheistuotteet (tarkoituksella/sattumalta Cerniä varten kehiteltyjä sovelluksia, joista jotkut ovat yleisessä käytössä) Cernin historiaa, hiukkasfyysikoiden henkilöhistoriaa (tässä yhteydessä voi esitellä Cernin hallinnointia ja rahoituspohjaa) Aihealueet arvottiin, koska yhteisymmärrystä ei syntynyt. Sykkiläiset vierailivat 31.5.2006 Järvenpään lukiossa, jolloin opiskelijat tapasivat ensimmäistä kertaa. Sovittiin käytännön toimenpiteistä. Opiskelijat jäivät keskenään ryhmäytymään, jonka jälkeen työparit aloittivat toimintansa. Kaikki nämä tehtävät annettiin opiskelijoille ennen Cernin opettajienkoulutuskurssia. Jälkeenpäin ajatellen tehtävänannot olivat oikeaan osuneita. Koulu alkaa Syyslukukauden 2006-2007 ensimmäisenä koulupäivänä 10.8. kokoontui Järvenpään lukion Cern-ryhmä vaihtamaan kuulumisia. Näytin heille Cernissä kesäkuun alussa ottamiani kuvia ja kerroin, mikä heitä Cernissä odottaa. Järvenpään ja Sykin cernistit olivat kesän aikana tavanneet ja hioneet aiheitaan. Järvenpääläiset suorittivat vastavierailun Sykkiin 31.8. Suunnittelimme leirikoulun käytännön järjestelyjä ja havaitsimme, että opiskelijat olivat vanhoja tuttuja. Ryhmät olivat hitsautuneet yhteen todella hyvin. 12.9. järvenpääläiset vierailivat Helsingin yliopiston fysikaalisten tieteiden kiihdytinlaboratoriossa. Syyskuun 15. päivänä osallistuimme Jyväskylässä järjestettyyn Cern-seminaariin, missä tapasimme muita leirikouluun valmistautuvia opettajia ja opiskelijoita ja kuulimme Cernin toimintaan perehdyttäviä luentoja. Symposiumissa kuultiin myös aiempien leirikoululaisten kokemuksia sekä tutustuttiin Jyväskylän yliopiston fysiikan laitoksen kiihdytinlaboratorioon. Syksyn 2006 fysiikan ylioppilaskokeeseen osallistuneet leirikoululaiset olivat innoissaan toisesta jokeritehtävästä, joka käsitteli juuri Cernin hiukkaskiihdytintä. Kurssikokeesta suoraan lentokentälle Ryhmätöiden esityspäivät olivat marraskuun lopulla lähtöä edeltävän viikon torstai ja perjantai. Työparit esittelivät työnsä ja esitykset poikivat vilkasta keskustelua. Järvenpään cernistien leirikouluun lähtö tapahtui 28.11.2006 koeviikolla heti kokeen jälkeen. Kapsäkit olivat mukana jo koululla ja kokeen päätyttyä lähdettiin suoraan lentokentälle pikkubussilla. Majoituimme Geneven keskustan nuorisohostellissa. Kävelymatkan päässä hostellista hyppäsimme seuraavana aamuna bussiin n:o 9 CERN. Mikäli majoittuu Geneven keskustan nuorisohostellissa, kannattaa hankkia bussilippu/liput jo edellisenä iltana. Päädyimme järjestelyyn, että ostimme koko ryhmälle edestakaisen ryhmälipun kahtena päivänä ja kolmantena päivänä menolipun jolloin matkan hinnaksi tuli 2,75 3 frangin sijaan. Jos viettää koko viikon Genevessä kannattaa miettiä 30 frangin viikkolipun hankkimista, mutta silloin tulee olla passikuva mukana lippua hankittaessa. Ensimmäisenä päivänä Cernissä, Riitta Rinta-Filppula oli meitä vastassa, ja hän esitteli leirikoulun tavoitteita. Markus Nordberg piti ensimmäisen luennon tempaisten opiskelijat mukaansa esityksellään. Luentoon varattu aika ei riittänyt, joten Markus joutui jatkamaan ja vastaamaan opiskelijoiden kysymyksiin luentosalin aulassa. Opiskelijoiden mielestä juuri luennon jälkeinen keskustelu asiantun- sivu 10
tijan kanssa on sitä parasta, mitä lähdettiin kokemaan. Nordberg totesikin, että jos oppilas kysyy, mitä massa on, tulee hänelle antaa kymppi, koska ihmettelemme täällä samaa kysymystä! Iltapäivällä professori Jorma Tuominiemi luennoi hiukkaskiihdyttimen toiminnasta ja kiihdyttimellä tehtävästä tutkimuksesta ja tulevaisuuden haasteista. Mainitessaan, että minut voi keskeyttää ja kysellä, kun tulee tarve, hän ei arvannut, mitä tuleman pitää. Tämän jälkeen alkoi vuoropuhelu opiskelijoiden ja luennoitsijan välillä, joka jatkui ja jatkui, vaikka luentoaika oli päättynyt, ja bussi odotti koeasemalle menijöitä. Opiskelijat ympäröivät Tuominiemen kuten opetuslapset konsanaan ja keskustelu jatkui. Riitta sanoi, että ei ole nähnyt Jormaa näin innostuneena aiemmin. Riitta katsoi huolestuneena kelloaan: Myöhästymme koeasemalta. Luennoitsija ja opiskelijat vain jatkoivat keskusteluaan Tuominiemen kanssa. Ehdimme kuitenkin ajoissa Ranskan puolella sijaitsevalle CMS-koeasemalle. Jaakko Härkönen esitteli opiskelijoille koeaseman valtavia laiteita. Ihastusta opiskelijoiden keskuudessa herätti myös Jaakko Härkösen oma hiukkaskiihdytin, urheilubemari, jonka kyytiin muutama opiskelija pääsi, kun tilattu bussi olikin liian pieni. Toisena päivänä Syksy Räsänen luennoi aineen rakenteen standardimallista ja kosmologiasta. Opiskelijat tunnistivat Syksyn jo Cernin bussissa ja menivät keskustelemaan hänen kanssaan. Syksyn luento loi läpileikkauksen maailmankaikkeuden ja aineen pienimpien osien yhteydestä. Varsinkin tytöt olivat haltioituneita Syksyn luennosta ( Syksy oli niin iihana. ) Tutustuimme ATLAS-koeasemaan maan uumenissa Miikka Kotamäen ja Maarit Whiten opastuksella. Maan uumenissa toteutettavan rakennushankkeen massiivisuus mykisti. Vierailun jälkeen opiskelijat tutustuivat Microcosmos-näyttelyyn, joka kertoi Cernin toiminnasta. Hyvin valmistautuneet opiskelijat kokivat näyttelyn hieman turhaksi lukuun ottamatta videota, joka esitteli Carlo Rubbian tutkimustyötä Cernissä. Kolmantena päivänä Aamulla tutustuimme Jukka Klemin johdolla Grid-projektiin sekä Cernin tietokonekeskukseen. Mittaustulosten tallentaminen edellyttää valtavaa tiedon tallennuskapasiteettia Higgsin hiukkasta etsittäessä: yksi tapatuma/1013 havaitusta tapahtumasta. Dataa syntyy 10 petatavua vuodessa, joka vastaa 20 miljoonaa cd-levyä. Helsingin Suomalaisen Yhteiskoulun ja Järvenpään lukion opiskelijat vierailivat Cernissä syksyllä 2006. Yhteiskuva on otettu Microcosmoksen edustalla; kuvassa matkalaiset ovat kerääntyneet vanhan kuplakammion eteen. Michael Doser johdatteli opiskelijat antimaterian saloihin sekä esitteli koeaseman, jossa antimateriaa tuotettiin. Mieleenpainuvan esityksen lisäksi Doser oli englanninopettajan unelma: erinomaisella englannin kielellä pidetty esitelmä oli kuullun ymmärtämisen harjoittelua parhaimmillaan mielenkiintoisesta aiheesta. Opiskelijat olivat erittäin tyytyväisiä englanninkieliseen luentoon. Leirikoulu päättyi vierailuun YK:ssa. Opas oli erityisen hyvä, sillä hän kyseli jatkuvasti opiskelijoilta YK:hon liittyviä asioita ja oli vuorovaikutuksessa ryhmän kanssa. Takaisin kotiin Paluumatkalla lentokoneessa ryhmä kasaantui katselemaan läppärin ääreen valokuvia keskustellen aktiivisesti Cernin tapahtumista. Ryhmän keskustelun aihepiiri herätti vieressäni istuvan henkilön huomion, ja hän kysyi Mitä opiskelijoita olemme? Kerroin lukiolaisten leirikoulusta Cernissä. Vieressäni istunut kansainvälisen suuryrityksen henkilöstökouluttaja ihmetteli ryhmän aktiivisuutta. Ryhmä oli vapaalla ja jatkoi silti keskustelua leirikoulussa oppimastaan. Totesin hänelle, että tässä on eräänlainen käytännön esimerkki fysiikan opettamisesta ja Newtonin laesta: 1. Innostumisen aiheuttaa aina jokin vuorovaikutus. 2. Kun innostut, niin mikään ei voi innostusta pysäyttää. 3. Innostumisen mielihyvä aiheuttaa aina vastareaktion henkilöissä, jotka eivät ole mukana vuorovaikutuksessa: Ei fyssa voi noin kivaa olla. Lukijalle: Mikä Newtonin laki kussakin tilanteessa kuvaa ilmiötä? Vieressäni istunut henkilö totesi, että omana kouluaikanaan fysiikan opetus oli pelkkää kaavojen kopiointia taululta. Kaavat opeteltiin ulkoa koetta varten ja niillä laskettiin, mutta ei tiedetty mitä laskettiin. Opiskelijapalaute Kysyttäessä mitä leirikoulussa voisi tehdä toisin, osa opiskelijoista oli sitä mieltä, että vähempikin valmistautuminen olisi riittänyt. Ei olisi tarvinnut tietää ihan kaikkea etukäteen. Tällöin jää uutuuden viehätys uudesta asiasta kokematta. Toisaalta perusasiat on hallittava, jotta ymmärtää, mistä on kyse. Leirikoulun opetuksen taso on juuri sopiva opiskelijoiden tasoon nähden ja asiat ymmärtää hyvin. Erityisen arvokasta oli se, että juuri huippuasiantuntija kertoo ja johdattelee ilmiön ja asian ytimeen ja että asian voi ymmärtää aiemmin opitun perusteella. Leirikoulun jälkeen on oikean käden säännölle löytynyt merkitys miten sitä sovelletaan varattuja hiukkasia ohjattaessa. Luentojen taso tuntui sopivalta lukiolaiselle ja luentoja pystyi seuraamaan hyvin. Luennoilla ei ollut liikaa kaavoja. Erityisen tyytyväisiä opiskelijat olivat uusista tuttavuuksista ja muutamat ryhmän jäsenet ovat olleet yhteydessä keskenään leirikoulun jälkeenkin. Järvenpään lukion fysiikan kurssivalikoimaan on lisätty CERN-kurssi, jonka suorittaneilla opiskelijoilla on mahdollisuus päästä leirikouluun Cerniin, mikäli koulumme valitaan leirikouluohjelmaan. CERN-kurssilla hyödynnetään ennestään tuotettua oppimateriaalia sekä Cernin verkkomateriaalia. Suurkiitokset Riitta Rinta-Filppulalle mielenkiintoisen koulutuksen järjestämisestä! sivu 11
Oman lukion tiedeopinnoista seutukunnalliseksi yhteistyöprojektiksi SEITSEMÄN VUODEN PROSESSI Liisa Hyvärinen osallistui kesällä 2000 Cernin järjestämään kolmen viikon mittaiseen kansainväliseen fysiikan opettajien koulutukseen. Siitä alkaen hän on kehittänyt Pyhäjoen lukion Cern-tiedeprojektia sekä oman koulun että seutukunnan opettajien kanssa. Pyhäjoen lukio on ollut oivallinen ympäristö kokeilla uusia yhteistyömuotoja ja opiskelumenetelmiä. Teksti Kuvat Liisa Hyvärinen Pyhäjoen lukio Pyhäjoen lukion kulttuuriin ovat kuuluneet opintomatkat ulkomaille jo vuodesta 1989 alkaen. Alussa opintomatkojen sisällöt liittyivät äidinkielen, historian, yhteiskuntaopin ja kuvataiteen kursseihin: opiskelijat kävivät konserteissa, teatteriesityksissä sekä museoissa. Matkaan valmistauduttiin ennakkoon huolellisesti lukuvuoden aikana ja antia työstettiin ulkomaanopintojen jälkeen. Opiskelijat esittelivät näkemyksensä koko koululle. Näin syntyivät niin sanotut työnäytepäivät, joissa oppiminen pyrittiin tekemään kaikille näkyväksi. Pyhäjoen lukio on yrittäjyyslukio, jossa opiskelijat voivat perustaa omia yrityksiä ja hankkia siten rahaa. Toisen lukuvuoden opiskelijat ovat järjestäneet vuosittain paikkakunnan syysmessut, jonne alueen yrittäjät voivat tulla esittelemään yritystään ja myymään tuotteitaan. Messuilla on yleensä toista tuhatta kävijää. Messutuotoilla Pyhäjoen lukiolaiset ovat rahoittaneet opintomatkansa. Pyhäjoen lukio on myös medialukio. Lukiolaiset toimittavat ja taittavat Pyhäjoen Kuulumiset -paikallislehteä; se ilmestyy kerran viikossa ja jaetaan ilmaisjakeluna jokaiseen pyhäjokiseen talouteen. Äidinkielen kursseilla opiskelijat harjoittelevat kirjoittamaan lehtijuttuja ja toimittamaan lehteä. Tietotekniikan kursseilla opiskelijat opettelevat taittamaan lehden ja lähettämään sen kirjapainoon. Lehteen voi tutustua osoitteessa: http://kuulumiset.pyhajoki.fi/ Tiedeprojekti Pyhäjoen lukioon Vuoden 2000 alussa projektipäällikkö Riitta Rinta-Filppula Cernistä lähetti LUMA opettajille sähköpostiviestin, jossa tarjottiin järjestelyapua lukiolaisten opintomatkoihin Cernin hiukkasfysiikan tutkimuslaitokseen. Kerroin viestistä rehtorillemme Pekka Viitaselle, joka innostui uudesta opintomatkakohteesta ja pyysi heti vastaamaan viestiin. Yllätyin rehtorin kannustuksesta lähteä Cerniin ja koin tehtävän haastavaksi. Vastasin Riitta Rinta-Filppulan viestiin myönteisesti ja aloitimme yhdessä fysiikan opettaja Tauno Rajaniemen kanssa tieteellisen opintomatkan suunnittelun Pyhäjoen lukiossa. Modernin fysiikan kurssi siirrettiin abivuodesta toisen vuosiluokan kevääseen, jolloin opintomatka oli tarkoitus toteuttaa. Modernin fysiikan kurssiin sisällytettiin opiskelijoiden valmentaminen tutkimuslaitosvierailuun. Vuoden 2001 huhtikuussa toteutettiin Pyhäjoen lukiossa ensimmäinen tieteellinen opintomatka Cerniin, jossa tiedemiehet johdattelivat opiskelijat luonnontieteiden kiehtovaan maailmaan. Opiskelijat kohtasivat uusimmat tieteen tutkimusongelmat ja saivat kokea, ettei luonnontieteissä tiedetä vielä läheskään kaikkea. Tämä olikin uutta, sillä koulukurssien perusteella voi helposti ajatella, ettei tieteessä ole enää mitään keksittävää. Matkan jälkeen opiskelijat esittelivät innostuneina oppimaansa koko koululle. Siitä alkoi Pyhäjoen lukion tieteen opetusprojekti. Yhteistyötä omassa koulussa Alusta alkaen pidettiin tärkeänä, että tiedeopetuksen tukena on myös muita oppiaineita. Vuonna 2001 filosofian kurssilla fysiikan opiskelijat perehtyivät luonnontieteen tutkimukseen 1900-luvulla ja tietämisen ongelmaan. Näin filosofian kurssilta saatiin lisäresursseja fysiikan opiskeluun. Tiedeopetukseen sisällytettiin myös tekniikkaa: opintomatkalla kerättiin digitaalista materiaalia, esimerkiksi videoita ja kuvia, joista koottiin matkan jälkeen CD. Seuraavana vuonna aloitettiin yhteistyö äidinkielen opettaja Sari Rintamäen kanssa. Opiskelijoille annettiin luettavaksi tieteellisiä kirjoja, joita analysoitiin äidinkielen kurssilla. Opiskelijoita ohjattiin kirjoittamaan tieteellisiä artikkeleita, joita julkaistiin paikallislehdissä. Äidinkielen opettaja ohjasi opiskelijoita myös haastattelemaan tutkijoita ja kirjoittamaan niiden pohjalta henkilökuvia ja Cernin toiminnasta ja tutkimuksesta kertovia artikkeleita, joista koottiin oma Cern-lehti. Näin opiskelijat saivat elävän ja mielenkiintoisen kosketuksen tieteeseen. sivu 12
Ylhäällä. Vuonna 2005 Kari Rummukaisen luento standardimallista ja kosmologiasta lähetettiin reaaliaikaisena myös Pyhäjoen lukiolle. Lukiolla opiskelijat seurasivat luentoa ja esittivät luennoitsijalle kysymyksiä. Takana myös lehtori Liisa Hyvärinen. Viereinen sivu. Raahen Ratolin opiskelija Petri Kaukua haastattelemassa Cernin kokeellisen fysiikan osaston varajohtajaa Michael Doseria. Kaikki Pyhäjoen lukion tiedelehdet löytyvät verkosta osoitteesta: http://lukio.pyhajoki. fi/cern/ Alueellista verkottumista Innostuneina onnistuneesta tiedekurssista ja opintomatkasta ryhdyimme lehtori Taunon Rajaniemen kanssa suunnittelemaan yhteistyötä Raahen lukion kanssa. Seuraavien vuosien aikana Pyhäjoen lukion Cernin tiedeopetuksesta kehittyi seutukunnallinen yhteistyöprojekti, johon tuli mukaan lukioiden lisäksi Pyhäjoen yläaste ja Raahen ammattikorkeakoulu. Keväällä 2004 Riitta Rinta-Filppula kysyi, olisimmeko kiinnostuneita tekemään Cern-tiedeopetuksesta verkkomateriaalia lukioiden tiedeopetuksen tueksi. Tämä oli niin haastava tehtävä, etteivät meidän resurssimme olisi riittäneet sen toteuttamiseen. Sen vuoksi aloitimme yhdessä Raahen ammattikorkeakoulun, Ratolin, kanssa suunnittelemaan tiedeopetuksen verkkomateriaalia, jonka tuotantoon Opetushallitus myönsi avustusta. Opetusmateriaaliin voi tutustua osoitteessa: http://www.ratol.fi/cern/ Teimme yhteisestä projektistamme Ratolin kanssa Kvantti -julkaisun, joka on myös sähköisessä muodossa osoitteessa: http://lukio.pyhajoki.fi/cern/ Raahen Ratolilla on monipuolinen fysiikan laboratorio, johon pääsimme tutustumaan yhteistyöprojektin aikana. Pyhäjoen fysiikan opiskelijat ovat saaneet tehdä Ratolin laboratoriossa modernin fysiikan kurssiin liittyviä mittaustöitä, joista on tehty myös työselostukset. Näin fysiikan opiskelussa on voitu käyttää monipuolisia mittauslaitteita, joita pieneen lukioon ei ole mahdollista hankkia. Tiedeopetusprojektit eri koulujen kanssa ovat olleet hyvin antoisia. Jokaisessa projektissa olemme oppineet toisiltamme uusia asioita. Samalla olemme jakaneet omaa osaamistamme Cern-tiedeopiskelun toteutuksesta. Keväällä 2007 teimme Cernprojektin Oulun Suomalaisen Yhteiskoulun lukion ja Merikosken lukion kanssa. Heidän kanssaan vierailimme ennen Cern-matkaa Oulun yliopistossa fysiikan laitoksella ja teknillisessä tiedekunnassa. Fysiikan opiskelijoille esiteltiin kiinnostavasti nykypäivän tiedettä ja kerrottiin jopa mahdollisuudesta päästä harjoittelutyöpaikkaan fysiikan laitokselle heti ylioppilaskirjoitusten jälkeen. Kaikilla Cern-matkoillamme olemme kokoontuneet iltaisin työskentelemään yhdessä. Olemme kirjoitelleet lehtijuttuja ja tehneet koulutehtäviä. Matkalaisethan ovat pois omien kurssien oppitunneilta, jolloin tekemistä löytyy varmasti kaikille. Iltatyöskentely on ollut myös mukavaa yhdessäoloa, jossa eri koulujen opiskelijat tutustuvat toisiinsa. Cernissä olemme kokoontuneet joko Cafeteriaan tai johonkin luentosaliin ja Geneven hostellissa ala-aulan työskentelytilaan. Teknologia mukana tiedekursseilla Pyhäjoen lukiolaisilla on ollut Cernissä aina mukanaan kannettavia tietokoneita, jotka sivu 13
Ylhäällä. Pyhäjokisten järjestämillä opintomatkoilla työskennellään myös iltaisin; kuvassa opiskelijat harjoittelevat integraalilaskentaa keväällä 2006. Ohjaajana Tauno Rajaniemi. on voitu liittää Cernin verkkoon. Näin olemme voineet joustavasti pitää yhteyksiä omaan kouluun myös matkan aikana. Opiskelijat ovat kirjoittaneet lehtiartikkeleita ja niitä on lähetetty paikallislehtiin jo Cernissä. Näin juttuja on julkaistu lehdissä jo ennen kuin opiskelijat ovat palanneet kotiin matkaltaan. Keväällä 2005 onnistuimme luomaan reaaliaikaisen yhteyden Cernin luennolta Pyhäjoen lukiolle, jossa kiinnostuneet opiskelijat saattoivat seurata professori Kari Rummukaisen luentoa ja esittää hänelle kysymyksiä. Yhteys toteutettiin kannettavaan tietokoneeseen yhdistetyn videokameran sekä Messenger- ja Skypeohjelmien avulla. Keväällä 2007 Oulun Suomalaisen Yhteiskoulun lukion opettajat innostuivat kokeilemaan samaa Messengerohjelmalla. Opiskelijat Oulussa saattoivat seurata Michael Doserin luentoa antimateriasta ja sen sovelluksista omassa koulussaan. Keväällä 2006 Tauno Rajaniemi ja Pyhäjoen yläasteen opettaja Timo Silvola lähettivät tiedeluennot reaaliaikaisena nettitv-lähetyksenä Pyhäjoen lukion palvelimelle. Ne löytyvät myös tallenteina osoitteesta: http://lukio.pyhajoki.fi/media/ Majoitusvaihtoehtoja Cern-matkalla Opintomatkoillamme olemme majoittuneet pääasiassa Cernin hostelliin, joka on mielestämme paras vaihtoehto. Tiedeluennoille on helppo tulla, kun ei tarvitse kulkea busseilla. Cernissä on ollut hyviä kokoontumistiloja iltaisin ja Cafeteriassa on edullista ruokaa myöhäiseen iltaan saakka. Siellä olemme voineet käyttää myös Internetiä omilla tietokeillamme koko illan, jolloin iltatyöskentely on voinut olla monipuolista. Aina ei kuitenkaan voi päästä Cernin hostelliin. Silloin vaihtoehdoksi jää Geneven nuorisohostelli, joka sijaitsee Geneven keskustassa. Sieltä Cerniin on noin puolen tunnin bussimatka. Geneven hostellista saimme kaikille sinne majoittuneille ilman erillistä maksua bussilipun, jolla saattoi matkustaa Geneven alueella kaikilla busseilla ja raitsikoilla. Se oli oivallinen etu opiskelijoillemme. Mikäli hostelli ei tarjoa bussilippua ilmoittautumisen yhteydessä, niin sitä kannattaa ainakin kysyä. Seitsemän vuotta Higgsin hiukkasen perässä Pyhäjoen lukion opiskelijoita on vieraillut Cernissä joka kevät seitsemän vuoden ajan. Olemme kehittäneet Cern-tiedeprojektiamme joka vuosi. Mukaan on tullut uusia kouluja ja olemme kokeilleet monenlaisia yhteistyötapoja. Kaikkien kanssa olemme oppineet toisiltamme paljon ja meille on syntynyt hyvä alueellinen yhteistyöverkko. Cernissä olemme saaneet nähdä, miten LHC-kiihdyttimen rakentaminen on edistynyt ja tuntea sen valtavan innostuksen, mikä Cernin tutkijoilla on maailmankaikkeuden perimmäisten kysymysten ratkaisemisessa. Siitä innostuksesta on tarttunut jotain opiskelijoihimmekin, mutta ennen kaikkea opettajiin. Seuraamme kiinnostuneina tutkimuksen edistymistä: mahtaakohan uudella kiihdyttimellä löytyä kauan etsitty Higgsin hiukkanen? sivu 14
KIRJOITTAJA ON PROFESSORI JA JYVÄSKYLÄN YLIOPISTON FYSIIKAN LAITOKSEN JOHTAJA. LHC VIE UUTEEN MAAILMAAN Cernin uusi hiukkaskiihdytin LHC eli Large Hadron Collider aloittaa pian toimintansa. Se on kuin nykyajan Santa Maria, jolla tiede purjehtii kuin Kolumbus aikoinaan kohti tuntematonta maailmaa, kohti hiukkasfysiikan standardimallin valkoisia alueita. Ehkä tai paremminkin toivottavasti matkalta löytyy myös kokonaan uutta fysiikkaa. Teksti Jukka Maalampi JUHA RYHÄNEN pääsee tunkeutumaan pitemmälle aineen rakenteen yksityiskohtiin kuin aiemmat ihmisen käyttämät mittalaitteet. Sillä saadaan hiukkasille energia, joka on seitsemänkertainen verrattuna tämän hetken parhaimmalla kiihdyttimellä Fermilabin Tevatronilla saatavaan energiaan. Hiukkaskiihdytin on kuin mikroskooppi, ja sillä näkee sitä tarkemmin, mitä suuremman energian hiukkaset siinä saavat. LHC:lla tullaan erottamaan tuhansia kertoja protonia pienempiä yksityiskohtia. Suuri energia on myös tarpeen raskaiden hiukkasten tuottamiseen, sillä syntyvien hiukkasten sisäinen energia, siis massa, on peräisin kiihdytettyjen ja toisiinsa törmäävien hiukkasten liike-energiasta kaavan E=mc 2 mukaisesti. Hiukkasfysiikan standardimallia on testattu lukemattomissa kokeissa jo yli kolmenkymmenen vuoden ajan. Tämän tiedon ja teoreettisten pohdintojen tuloksena on syntynyt kuva siitä maailmasta, johon LHC: n avulla ollaan matkalla. Ensimmäisenä taivaanrantaan odotetaan ilmestyvän Higgsin hiukkasen, joka liittyy standardimallin selitykseen hiukkasten massan alkuperästä. Fyysikot kuvaavat hiukkasia kenttien avulla. Yleisen lain mukaan luonnossa kaikki pyrkii perustilaan, jossa energia on pienimmillään. Perustilalla hiukkasten kentät yleensä häviävät, mutta Higgsin kenttä on poikkeus tästä säännöstä. Standardimallin mukaan Higgsin hiukkaseen liittyvän kentän energia ei suinkaan ole pienimmillään silloin, kun kenttää ei ole vaan silloin, kun kentällä on tietty nollasta poikkeava arvo. Tämä avaruuden täyttävä Higgsin kenttä ilmenee hiukkasten massoina. Jos LHC ei paljasta Higgsin hiukkasta, standardimallin kartta joudutaan piirtämään tältä kohtaa kokonaan uudelleen. Ennen kuin näin tehdään, pitää kuitenkin odottaa seuraavan löytöretken tuloksia. Se retki tullaan tekemään uuden sukupolven lineaarikiihdyttimellä ILC (International Linear Collider), jota jo suunnitellaan. LHC ei nimittäin kykene kartoittaamaan koko sitä aluetta, jossa Higgsin hiukkanen voisi sijaita. ILC täydentää tarvittaessa sen työn. VOI MYÖS KÄYDÄ NIIN, ETTÄ YHDEN Higgsin hiukkasen sijasta löydetään kokonainen Higgsin hiukkasten saaristo. Tämä voisi olla osoitus siitä, että luontoon on kätkettynä toistaiseksi tuntematon säännönmukaisuus, ns. supersymmetria. Toistaiseksi tuntemillamme hiukkasialla on selkeä työnjako: fermionit eli leptonit ja kvarkit ovat ainehiukkasia ja bosonit ovat näiden ainehiukkasten välisten vuorovaikutuksien välittäjiä. Supersymmetria tasapainottaa tämän tehtäväjaon; sen mukaan on olemassa esimerkiksi elektronin tapaisia voiman välittäjiä ja fotonin tapaisia ainehiukkasia. Supersymmetria ennustaa, että Higgsin hiukkasia ei olisikaan yksi vaan viisi erilaista. Supersymmetria tarjoasi myös selityksen yhdelle fysiikan suurimmista mysteereistä, pimeälle aineelle. Kosmologit ovat saaneet selville, että maailmankaikkeuden kaikesta energiasta vain neljä prosenttia on tavallista ainetta. Huomattavasti enemmän, noin 25%, on pimeää ainetta (loppu on pimeää energiaa, joka sekin on suuri mysteeri). Pimeä aine voisi koostua sähköisesti neutraaleista supersymmetrian ennustamista hiukkasista, neutraliinoista. Ne ovat kevyimpiä supersymmetriahiukkasia, ja niiden oletetaan olevan hajoamattomia. Synnyttyään maailmankaikkeuden hektisinä alkuhetkinä, ne ovat olleet aina olemassa ja ovat kerääntyneet tihentymiksi tavallisesta aineesta koostuvien galaksien ympäristöön. Niitä ei siellä näy, koska ne eivät vuorovaikuta sähkömagneettisesti eivätkä siksi lähetä valoa tai muuta sähkömagneettista säteilyä. Näitä hiukkasia voisi syntyä ja niitä voitaisiin tutkia LHC:ssä, samoin kuin muitakin supersymmetrian ennustamia hiukkasia. TEOREETTISET HIUKKASFYYSIKOT ovat leikitelleet jo pitempään ajatuksella, että maailmamme ei olekaan neliulotteinen vaan kymmenen- tai yksitoistaulotteinen. Ns. supersäieteoriat suorataan vaativat tätä. Ylimääräiset ulottuvuudet oletetaan niin pieniksi, etteivät ne olisi paljastaneet olemassaoloaan tähänastisissa kokeissa puhumattakaan, että ihminen näkisi ne omin silmin. LHC:ssä ne saattaisivat paljastua sitä kautta, että hiukkasten väliset voimat eivät ilmenisi täydellä tehollaan vaan osa tehosta hukkuisi ylimääräisiin ulottuvuuksiin. Teoreetikon mielestä viitteet tällaisesta olisi varsinainen eldorado, sillä supersäieteoria on suuria toiveita herättänyt yritys gravitaation ja muiden luonnon perusvoimien yhdistämiseksi eli ehdokas kaiken teoriaksi. Jos LHC ei paljasta Higgsin hiukkasta, standardimallin kartta joudutaan piirtämään tältä kohtaa kokonaan uudelleen. Ennen kuin näin tehdään, pitää kuitenkin odottaa seuraavan löytöretken tuloksia. Se tehdään uuden sukupolven lineaarikiihdyttimellä, jota jo suunnitellaan. sivu 15
FYSIIKKA ON HUIPPUA! Hämeenlinnan seudulla toimiva lukioiden alueverkko vie fysiikan opiskelijoita hiukkasfysiikan keskukseen, Cerniin Sveitsiin, kahden vuoden välein. Opintomatkoja on takana jo kolme ja neljännen pohjustustyöt ovat käynnissä. Näin laajamittaisen, toistuvan projektin vetäminen vaatii opettajalta monialaisuutta, yhteistyökykyä ja sitoutumista, suorastaan sydämen paloa. Kaurialan lukion fysiikan lehtori Sirkku Haapala kertoo, miten lukiolaisten Cern-kurssit Hämeenlinnassa saivat alkunsa, millaisia ponnisteluja vierailujen järjestäminen vaatii sekä paljastaa projektin oheistyön laajamittaisuuden, työllistävyyden ja palkitsevuuden. Teksti ja kuvat Sirkku Haapala Hämeenlinnan seudun lukioiden alueverkkoon kuuluvat Hämeenlinnan kaupungin kaikki kolme lukiota sekä naapurikunnasta Janakkalasta Tervakosken lukio. Verkottumisidea sai alkunsa Kaurialan lukion rehtorin esiteltyä asiaa muille rehtoreille; ensimmäinen hakemus Cernin tiedekouluun tehtiin lukiomme nimissä v. 2002. Sitten kevään aikana kiersin lukioissa esittelemässä opiskelijoille Cerniä, tiedekoulua ja syksyllä alkavaa projektia. Siitä lähtien olen ollut näissä hankkeissa projektivastaavana. Cern-projektin sovittiin toteutuvan joka toinen vuosi ja se on nyt toteutettu kolme kertaa. Tervakosken lukion lehtori Esa Rintakumpu on ollut yhteistyökumppanini kaikkina kertoina, muut osallistuvat opettajat ovat vaihdelleet. Olemme halunneet antaa myös muille matemaattisten aineiden opettajille mahdollisuuden tutustua Cerniin, joten opettajajäseninä on matkalla mukana ollut myös matemaatikkoja ja kemistejä, kaikkiaan yhdeksän opettajaa neljästä lukiosta. Alueverkolla on iso merkitys opettajien ja eri lukioiden välisen yhteistyön lisäämisessä. Yhteisessä projektissa tutuksi ja ystäväksi tulleelle kollegalle on helppo pirauttaa apua tarvitessaan, mielipidettä kaivatessaan tai vain halutessaan vaihtaa kuulumisia. Ilahduttavaa on, että alueverkko saattaa laajentua, sillä viidenneksi mukaan on tulossa, tulevista virkajärjestelyistä riippuen, Parolan lukio. Järjestelyistä ja rahoituksesta Vetovastuu on koko ajan ollut Kaurialan lukiolla. Koulu kustantaa kolme kurssia, ylimääräisen FY8-kurssin jaksossa 1 ja minulle vetäjänä 2 kurssia. Se tarkoittaa, että projektivastaavana hoidan kaikki käytännön järjestelyt: iltapalaverit ohjelmineen ja kahvituksineen, tutkielmien tarkistukset, vierailujen järjestämiset, bussikuljetusten, lentolippujen ja majoitusten varaamiset sekä yhteydenpidon Cerniin, Riitta Rinta-Filppulaan ja Tuija Karppiseen. Toimintojen ajankohdista neuvottelen tietysti muiden opettajajäsenien kanssa, ja jokainen opettaja antaa kaikkensa raha-avustusten saamiseksi. Kokoon saatu rahasumma on ollut joka kerralla huomattava, noin 10 000-14 000. Kukin opiskelija saa matka-apurahaa omalta koulultaan 100. Lisäksi yritämme saada jokaisen lukion yhteistyötahoja ja jokaisen opiskelijan kotikuntaa sekä kotikunnan yhdistyksiä avustamaan ryhmää tai yksittäistä opiskelijaa. Kaikki saadut avustukset ohjataan Hämeenlinnan kaupungin Cern-tiliöinti -tilille ja ne jaetaan tasan kaikkien, niin opiskelijoiden kuin opettajien kesken. Poikkeuksena ovat olleet matematiikan ja kemian opettajat, jotka ovat itse maksaneet matkansa. Avustuksia olemme saaneet kouluilta, kunnilta, säätiöiltä, yhdistyksiltä sekä rahastoilta, sen sijaan yritysten tuki on ollut aika minimaalista. Koulujen verkottuminen on ehdottomasti ollut edistävä asia rahaavustusten saamisessa. Oppilasvalinnoista Cern-kurssien toteutus on ollut samantyylinen kaikkina kertoina. Tammi-helmikuussa pidämme jokaisessa lukiossa infotilaisuuksia Cernistä ja tiedekouluhankkeesta. Mukaan pääsevien opiskelijoiden lukumäärät eri lukioista on pyritty suhteuttamaan koulujen oppilasmääriin. Monista halukkaista joudutaan karsimaan mukaan mahtuvat; valinnat tehdään pääasiassa fysiikassa menestymisen perusteella. Osallistujat ovat tiedekoulun aikaan abiturientteja, viime vuoden muutamaa kakkosvuoden tiedelinjalaista lukuun ottamatta. Koska jo ennen tiedekoulua tutustumme toisiimme monissa eri yhteyksissä, on matkalla ollut lukiolaisia myös ilman oman koulun opettajaa, eikä sivu 16
Ylhäällä.Cernin CLIC-asemaa tutkimassa mm. Jussi Lahtinen (vas.) ja Lauri Orkoneva (Kaurialan lukio). Viereinen sivu. Viksu-kilpailussa menestyneitä Kaurialan lukion opiskelijoita v. 2005. Edessä Pekka Kallionpää ja Teemu Hurjanen, takana Kirsi Jalkanen, Tommi Alanne, Arno Karppinen ja Tuomas Lehtonen. Kuvasta puuttuu Johanna Uhari. siitä ole ollut ongelmia opiskelijoiden ryhmäytymiselle eikä minulle vetäjänä. Kevään valmistautumisesta Maaliskuun puolivälissä teemme ensimmäisen tutustumismatkamme Helsingin yliopiston kiihdytinlaboratorioon Kumpulaan. Laboratorion ja siellä tehtävän tutkimuksen esittelyn lisäksi päivään kuuluu luento hiukkasfysiikasta sekä tutustuminen TKK:hon. Tunnelma ensimmäisen vierailun jälkeen on innostunut; opiskelijoiden mielikuvat tutkijoista ja heidän työstään ovat avartuneet tutkija ei olekaan vain hajamielinen kammiossaan ahertava vanhus ja me fyysikot olemme päässeet hauskojen joukkoon! Keväällä alkavat myös iltapalaverimme Kaurialan lukion tiloissa. Osallistumisprosentti on ollut lähes sata. Heti ensimmäisellä kerralla jaetaan tutkielmien aiheet ja ohjeet niiden laatimiseen (VIKSUn ohjeet). Tutustumme yhdessä tärkeisiin internet-sivustoihin. Opiskelijoille annetaan luettaviksi ja kierrätettäviksi englanninkielisiä hiukkasfysiikan kirjoja. Iltatapaamiset kestävät kahdesta yli kolmeenkin tuntiin, ja niitä on kevennetty kahvituksella. Yhteen kevään tilaisuuksista kutsumme myös vanhemmat, jotta heillekin heti alusta alkaen välittyy tieto Cernistä ja tulevista tekemisistämme. Kesällä tutkielmat edistyvät omatoimisesti enemmän tai vähemmän. Toisilla on syksyllä koulun alkaessa valmiina jäsennelty ja kirjoitettu tutkielma. Tiedelinjalaiset ovat tutkielman lisäksi joutuneet itsenäisesti perehtymään sähkö- ja magneettikenttiin. Syksyn ohjelmasta Syyslukukausi aloitetaan vierailulla Jyväskylän yliopiston kiihdytinlaboratorioon luentoineen sekä nanoteknologian laitokseen. Bussikulujen minimoimiseksi mukana on muitakin opiskelijoita tutustumassa kemian, biologian tai liikunnan opintoihin. Iltatapaamisissa katsotaan mahdollisimman monta Cernin netissä olevaa videoluentoa ja niiden lisäksi muitakin videoita hiukkasfysiikasta, esim. säieteoriasta, sekä Cernistä ostettuja videoita. Ryhmäytymistämme edistää kovasti myös jo ensimmäisessä jaksossa opiskeltava modernin fysiikan kurssi. Hämeenlinnan projektilaisille kurssi järjestetään yhteisesti Kaurialan lukiossa (aamutunneilla), ja koko kurssi on opiskeltu ennen tiedekouluun lähtöä. Opiskelijat kirjoittavat ja parantelevat tutkielmiaan ja syyskuun puolivälissä he jättävät ne minulle tarkistettaviksi. Teen korjausehdotuksia, joiden toteutukseen on aikaa pari viikkoa, sillä tutkielmien tulee olla valmiit ennen Cerniin lähtöä. Tutustumme myös Kanta-Hämeen keskussairaalan kliinisen fysiologian osastoon sairaalafyysikko Keijo Saalin opastuksella. Näin lääketieteellinen hiukkasfysiikka valottuu ja aiheesta tutkielmaa tekevät saavat kyselemällä sellaista tietoa, jota en itse pysty antamaan. Matkaa edeltävällä viikolla on toinen tapaamisemme vanhempien kanssa. He saavat tarkentunutta sivu 17
tietoa matkustamisista, majoituksesta, aikatauluista ja tiedekoulun sisällöstä. Cernissä! Projektin huippuhetki, matka Sveitsiin, ajoittuu syyslomaan. Tärkein osa on kolmipäiväinen tiedekoulu Cernissä, jossa luentojen kuuntelemisen lisäksi pääsemme myös haastattelemaan niin suomalaisia kuin muitakin tutkijoita. Vierailut YK:n Geneven päämajaan, Punaisen Ristin museoon, Philip Patekin kellomuseoon ja Geneven yliopiston fysiikan laitokselle kuuluvat kansainvälisen projektimme ohjelmaan. Perinteeksi on muodostunut myös päivä Alpeilla, Chamonix ssa. Nousu Aiguille du Midin laelle melkein neljän kilometrin korkeuteen on saanut opiskelijat haukkomaan henkeään niin kuvainnollisesti maisemien takia kuin fyysisesti hapen vähyyden vuoksi. Oppilaspalautteen mukaan tämä kokemus on pidettävä jatkossakin ohjelmassa. Jälkityöstä Matkan jälkeen tapaamme ja vaihtelemme valokuvia. Osa laatii matkakertomuksia raha-avustuksia antaneille yhdistyksille. Viime syksynä yksi tytöissä kävi Leijonien klubi-illassa kertomassa projektista ja Cernistä, lisäksi kaikki osallistuvat lehtikirjoitusten laadintaan. Osa opiskelijoista jaksaa vielä hioa tutkielmiaan ja ne osallistuvat VIKSU-kilpailuun. Sähköposti on tässä verraton apuväline, sillä tapaan toisten koulujen opiskelijat kasvokkain vasta VIK- SU-kaavakkeiden täytön yhteydessä. Muille oppilaille projektista kertominen yhdistetään Kaurialan lukiossa koulumme LUMA- ja teknologiapäivään. Aamupäivällä puolet lukiomme yli 500 opiskelijasta on salitapahtumassa, jossa projektilaiset kertovat projektista sekä Cernistä tutkimuslaitoksena ja esittivät oppilaiden editoiman videon, kun samaan aikaan toinen puoli opiskelijoista on vierailulla jossain teknologiayrityksessä ja iltapäivällä toisinpäin. Salitapahtuman lisäksi pystytämme koululle myös näyttelyn. Joulun jälkeen menemme vielä joukolla pizzalle, kertaamme kokemuksia, muistelemme matkan sattumuksia ja arvioimme yhdessä projektin toteutusta. Vaikutus fysiikan opetukseen Cern-projektiin mukaan pääseminen motivoi opiskelijoita fysiikan opiskeluun; innostus ja tavoitteellisuus ovat selvästi havaittavissa. Osallistumisestaan projektiin opiskelijat ovat saaneet kaksi fysiikan kurssia S-merkinnällä. VIKSU-kilpailuun lähteneen viimeistellyn tutkielman laatijat ovat saaneet arvosanan 10. Innostuneet tutkijat ja luennoitsijat, kuvassa Michael Doser (oik.), saavat niin opiskelijat kuin opettajatkin syttymään. Doserista vasemmalle opiskelija Natalia Tolmatsova (Lyseon lukio) ja opettajat Aki Kontturi (Lyseo lukio), Sirkku Haapala (Kaurialan lukio) ja Esa Rintakumpu (Tervakosken lukio) Cern ja yliopistovierailut ovat joka kerta muuttaneet yhden tai useamman opiskelijan jatko-opintosuunnitelmia. DIopinnot ovat vaihtuneet fysiikan opintoihin Jyväskylässä nimenomaan hiukkasfysiikan ja kiihdyttimen takia, TKK:lla tekniseen fysiikkaan tai TTY:n teknis-luonnontieteellisellä osastolla fysiikan opiskeluun. Kaiken kaikkiaan Cern-tiedekoulu tukee koulumme matemaattis-luonnontieteellistä painotusta. Se oli yksi tiedelinjan perustamisen kivijalka ja on edelleen yksi kansainvälisyyteen liittyvistä lukiomme projekteista. Cern-kurssit tarjoavat haasteita hakeville kokemuksia tiedemaailmasta ja erilaisia oppimismenetelmiä, itsenäistä opiskelua paljolti www-sivustojen avulla sekä kasvavaa pitkäjänteisyyttä. Integraatio muihin oppiaineisiin Kaurialan lukiossa useat oppiaineet ovat integroituneet Cern-projektiin. Kaksi kertaa on lukiossamme järjestetty projektilaisille ranskan pikakurssi ja englannin opettajien apua on saatu englanninkielisen matkakertomuksen laatimiseen sekä kansainväliseen sähköiseen kirjeenvaihtoon. Kotimaan ylipistovierailumme toteutetaan yhdessä muiden aineiden, mm. kemian, biologian ja liikunnan kanssa. Äidinkielen lehtorimme Liisa Virtasen osallistuminen projektiin on ollut kultaakin kalliimpaa. Hänen vastuullaan olivat oman Kvarkkilehtemme opiskelijoiden kirjoitelmien hiominen sekä lehden taitto. Viime syksynä ennen matkaa hän piti meille pikakurssin haastattelemisesta ja lehtikirjoituksen laatimisesta. Opiskelijoiden kirjoittamat, Hämeenlinnan Viikkouutisissa julkaistut lehtijutut saivat loppusilauksensa häneltä, samoin tämä kirjoitelma. Edelleen hän on tarkistanut tutkielmien kieliasun ja ohjannut opiskelijoita tutkielman laatimisessa. Hän on myös huolehtinut lehdistötiedotteista saadaksemme projektille julkisuutta. Cern-projektin näkyvyys Alueverkko, eli monen lukion mukanaolo ja yhteistyö, on varmasti ollut painavana kriteerinä saada rahallista avustusta eri tahoilta, samoin julkisuutta eri viestintävälineissä. Koulujen mahdollinen kilpailutilanne jää näin taka-alalle. Ensimmäinen projektimme sai palstatilaa niin Hämeen Sanomissa kuin ilmaisjakelulehdissäkin. Seuraava projektimme sai julkisuutta oman Kvarkki-lehtemme ansiosta (painos 500). Syksyllä 2006 Hämeenlinnan Viikkouutiset (ilmaisjakelulehti Hämeenlinnan ja seitsemän ympäristökunnan alueella, painos 47 000) julkaisi neliosaisen sarjan Cerniin ja hiukkasfysiikkaan liittyviä haastatteluja. Kolme kertaa olemme olleet Radio Hämeen pienissä haastatteluohjelmissa. ITK-konferenssiin osallistuminen Cern-projektin esittelyllä toi opiskelijoille TV-julkisuuttakin. sivu 18
THE AUTHOR IS THE DEPUTY OF THE EXPERIMENTAL PHYSICS DEPARTMENT AT CERN. ANTIMATTER IN LAYMAN S TERMS What is antimatter, and why should it be of relevance to us? Written by Photograph Dr Michael Doser CERN Photo Database Antimatter is made up of particles with equal but opposite characteristics of everyday particles of matter. When energy takes on the form of mass, matter and antimatter appear in pairs. Consider this analogy: dig a hole, and make a hill with the earth you ve excavated. Hole and hill have equal but opposite characteristics- the volume of the earth in the hill, and that of the hole where the earth was removed. For particles, properties like electrical charge are opposite to their antiparticles-one positive, one negative. Also, antimatter will annihilate its matter counterpart in a burst of energy, just like the hill will fill the hole, leaving neither in the end. This equal production of matter and antimatter should also have happened in the very first instants of the Universe, and yet, the Universe is almost completely devoid of antimatter. So where did all the antimatter go? ONE POSSIBLE EXPLANATION COULD be a subtle and unexpected difference in the properties of matter and antimatter, leading to a slight excess of matter which survived the initial cataclysm of matter-antimatter annihilation. Many attempts have been made to search for even the slightest difference in the properties of matter and antimatter. In a series of precision measurements with charged (anti)particles, no difference down to a precision of one part in ten billion could be detected. In the absence of theoretical guidance, experimenters are trying to increase their sensitivity, in the hope that with sufficient precision, a difference can be detected. Charged particles being extraordinarily sensitive to electric and magnetic fields (and thus also to the inconstant magnetic field of the Earth), the current generation of experiments is attempting to measure the color of the light emitted by atoms and antiatoms, bearing in mind that the only antiatoms one can think of producing are atoms of Antihydrogen. Being neutral, these should be far less sensitive to external electric and magnetic influences than charged particles. The main difficulty of these experiments lies in producing, trapping, cooling and fi nally studying a handful of atoms of Antihydrogen, all in the hope of seeing a minuscule difference between the light emitted by them and that emitted by ordinary Hydrogen atoms. Antimatter also has real-life medical applications, such as in positron emission tomography-pet scans, and perhaps even a possible future in the radiation treatment of tumors. But because producing antimatter even in minuscule quantities is very diffi - cult, it will unfortunately never power any future Starship Enterprise. This equal production of matter and antimatter should also have happened in the very first instants of the Universe, and yet, the Universe is almost completely devoid of antimatter. So where did all the antimatter go? sivu 19
KIRJOITTAJA ON HELSINGIN YLIOPISTON FYSIIKAN PROFESSORI JA FYSIIKAN TUTKIMUSLAITOKSEN CMS-OHJELMAN JOHTAJA. HIUKKASFYSIIKAN TULEVAISUUDEN NÄKYMÄT Aineen perusrakenteen tutkimuksessa eletään tällä hetkellä jännittäviä aikoja. Alkeishiukkasfysiikan tutkijoiden katseet ovat kääntyneet Cerniin, missä ollaan käynnistämässä maailman suurinta hiukkaskiihdytintä. Teksti Kuva Jorma Tuominiemi Cernin kuva-arkisto on rakennettu selvittämään aineen perusrakenteen tutkimuksen avoimia kysymyksiä. Se on kahden suprajohtavia magneetteja käyttävän synkrotronin muodostama protoni-protoni-törmäytin, jossa kummassakin synkrotronissa protoneille annetaan 7 teraelektronivoltin (TeV) energia. Tämä on noin kymmenkertainen nykyisin kiihdytinlaitteistoihin verrattuna. Näin suuri energiahyppäys tarvitaan, jotta voitaisiin saavuttaa seuraava merkittävä edistysaskel aineen perusrakenteen selvittämisessä. Tämänhetkinen ymmärryksemme alkeishiukkasista ja niiden välisistä vuorovaikutuksista perustuu usean vuosikymmenen aikana tehtyyn teoreettiseen ja kokeelliseen tutkimukseen. Tärkeimmät kokeelliset edistysaskeleet on saavutettu Cernin protoni-antiprotoni-törmäyttimellä (1981-89), Cernin LEP-elektroni-positroni-törmäyttimellä (1989-2000) sekä yhdysvaltalaisen Fermin kansallisen laboratorion Tevatronprotoni-antiprotoni-törmäyttimellä (1992-). Kokeellinen tieto ja teoreettiset ideat on koottu matemaattiseksi rakennelmaksi, jota hiukkasfyysikot nimittävät aineen perusrakenteen standardimalliksi. Tämän mallin avulla voidaan tällä hetkellä ymmärtää suurin osa laboratoriossa ja maailmankaikkeudessa havaituista ilmiöistä suurella tarkkuudella. LHC-kokeiden haasteet Tärkeitä avoimia kysymyksiä kuitenkin on. LHC:llä tehtävien kokeiden päätavoitteena on selvittää, mikä mekanismi aiheuttaa sähköisheikon vuorovaikutuksen, niin sanotun spontaanin symmetrian rikkoutumisen ja määrää alkeishiukkasten massat. Suosituin vaihtoehto symmetriarikolle on Higgsin mekanismi, jonka englantilainen Peter Higgs ja eräät muut esittivät jo 1960-luvulla, kun standardimallia alettiin rakentaa. Sen mukaan avaruuden täyttää Higgsin kenttä, jonka kanssa kaikki alkeishiukkaset vuorovaikuttavat ja saavat näin massan. Kentän pitäisi ilmentyä sen välittäjähiukkasten avulla, ja näitä Higgsin bosoneja LHC:llä lähdetään etsimään. Toinen tärkeä LHC-kokeiden tutkimuskohde on, toteutuuko luonnossa teoreettisten fyysikoitten ehdottama supersymmetria, jolla on yhteyksiä säieteorioihin ja painovoiman kvantisointiin. Myös supersymmetrian pitäisi näkyä uusina hiukkasina, joita LHC:llä voidaan havaita. Standardimalli on edelleen niin sanottu efektiivinen teoria, jossa on vielä parisenkymmentä vapaata parametriä, siis fysikaalista suuretta, joita teoria ei ennusta. Niiden arvot on voitu määrittäää vain kokeellisin mittauksin. Teoreetikot ovatkin kehitelleet jo pitkään laajempia teoriarakennelmia, joissa kyseiset parametrit seuraavat teorian sisäisistä rakenteista ja erilaisista symmetrioista. Samalla nämä teoriat ennustavat myös uusia ilmiöitä, uutta fysiikkaa. Eräs tällainen teoria on juuri supersymmetria. Säieteoriat puolestaan ennustavat muun muassa, että maailmankaikkeudella on useampia avaruusulottuvuuksia kuin ne kolme, jotka me aistimme. Kun ne eivät näytä esiintyvän tähän asti havaitsemissamme ilmiöissä, niiden on täytynyt käpertyä pienemmäksi kuin atomiytimien läpimitta. Esimerkiksi painovoiman kvantit voivat kuitenkin luiskahtaa niihin, mikä pitäisi voida kokeellisesti havaita. Myös pienen pienten mustien aukkojen syntymistä suurenergisten protonien törmäyksissä on spekuloitu. LHC-kokeissa valmistaudutaan havaitsemaan myös tällaisia ilmiöitä. LHC-törmäytin LHC-projektiin päädyttiin vuonna 1996 lähes vuosikymmenen jatkuneen tieteellisen ja teknisen arvioinnin ja tutkimuksen tuloksena. Suprajohtaviin magneetteihin perustuva synkrotroni-törmäytin oli tuolloin hallitulla tekniikalla toteutettavissa, ja se voitiin käytettävissä olevien tutkimusmäärärahojen puitteissa suunnitella riittävän tehokkaaksi, jotta Higgsin bosonien ja supersymmetristen hiukkasten olemassaolon pitäisi selvitä. LHC-törmäyttimen rakennuskustannukset ovat 3 miljardia Sveitsin frangia. Laite rakennetaan Cernin vuosibudjetin puitteissa. Lisäksi Yhdysvallat, Venäjä ja Japani osallistuvat LHC:n rakentamiseen toimittamalla siihen osia. LHC on periaatteeltaan klassinen synkrotroni, mutta sen rakentamisessa on kaksi suurta teknologista haastetta. Ensimmäinen on riittävän tehokkaiden magneettien valmistus. LHC rakennetaan jo valmiiseen kiihdytintunnelirenkaaseen, LEP-törmäyttimelle 1980-luvulla louhittuun tunneliin (tunneli muodostaa renkaan, jonka ympärysmitta on 27 km), joten protonisuihkujen energia määräytyy siitä, miten tehokkaita magneetteja voidaan rakentaa taivuttamaan protonien ratoja niin, että ne kiertävät tunnelissa synkrotronin tyhjiöputkessa. Käyttämällä tällä hetkellä hallittua suprajohdetekniikkaa (niobium-titaani-metalliseokset) on voitu valmistaa 8 Teslan kentän synnyttäviä dipolimagneetteja, joiden avulla 7 TeV:n protonisuihkut pysyvät kiihdyttimessä. LHC tulee olemaan maailman suurin suprajohtavassa tilassa oleva laitteisto. Kun suprajohdekaapelit on pidettävä 1,8 Kelvin-asteen lämpötilassa, on jäähdytykseen käytettävä helium myös suprajuoksevassa tilassa, ja LHC on siten myös maailman suurin suprajuoksevaa ainetta käyttävä laitteisto. Toinen suuri haaste on protonisuihkujen intensiteetti. Higgsin hiukkasten synnyttäminen on teoreettisten laskelmien perusteella harvinainen ilmiö. Tarvitaan keskimäärin 100 miljardia protoni-protoni-törmäystä ennenkuin voidaan keskimäärin odottaa yhden Higgsin bosonin syntymistä. Jotta näitä uusia hiukkasia voitaisiin tuottaa järkevässä ajassa riittävä määrä, on suihkujen intensiteettiä nostettava niin, että LHC: ssä tapahtuu 40 miljoonaa protonikimppujen törmäystä sekunnissa. Tämä asettaa puolestaan suuria vaatimuksia törmäyksissä syntyvien hiukkasten mittaamiseen käytettävien hiukkasilmaisimien, niistä koostuvien koelaitteistojen sekä ilmaisimien antamaa tietoa käsittelevien tietokonejärjestelmien suorituskyvylle. Koeasemat LHC-kokeet aloitetaan vuoden 2008 kesällä. Protoni-protoni-törmäyksiä mittaamaan sivu 20